这是2025年6月18日在北京大学物理学院拍照的根据二维硒化铟半导体晶圆的集成晶体管阵列。新华社发

  新华社北京7月18日电（记者魏梦佳）集成电路是现代信息技能的中心根底。近年来，跟着硅基芯片功能逐步迫临物理极限，开发新式高功能、低能耗半导体资料，成为全世界科技研制热门。其间，二维层状半导体资料硒化铟因迁移率高、热速度快等优秀功能，被视为有望打破硅基物理约束的新资料。

  由北京大学、我国人民大学科研人员组成的研讨团队历经四年攻关，创始一种“蒸笼”新办法，初次在世界上成功完成高质量硒化铟资料的晶圆级集成制作，并研制出中心功能逾越3纳米硅基芯片的晶体管器材。该作用18日在线发表于《科学》杂志。

  硒化铟被誉为“黄金半导体”。但长期以来，硒化铟的大面积、高质量制备未能完成，限制着该资料走向大规模集成使用，成为世界半导体范畴的一大技能应战。

  “要制备高质量、功能好的硒化铟，很要害的一步便是要在制备过程中坚持硒原子和铟原子数量严厉到达1:1的份额。”北大物理学院凝聚态物理与资料物理研讨所所长刘开辉说。传统的制备办法，一般使用敞开容器加热硒和铟，但因其“蒸腾”速率不同，无法确保二者原子数量到达最优份额，致使制备出的晶体质量不高。

  这是2024年7月3日在北京大学物理学院拍照的二维硒化铟晶圆制作设备。新华社发

  为此，研讨团队创造出一种“固-液-固”相变成长新思路：先将简略制备的低质量、原子摆放不规矩的非晶硒化铟薄膜，放置于圆形不锈钢容器里，再将固态铟放入容器卡槽，盖盖密封并将其加热，升温后铟构成液态金属密封圈。这种密封作用“好像在蒸笼边包上一层纱”。之后，蒸汽态的铟原子被天然“蒸”到薄膜边际，构成富铟液态鸿沟，逐步“长成”高质量、原子摆放规矩的硒化铟晶体。

  “这种封铟的做法就好像咱们用蒸笼蒸馒头相同，将蒸汽封在容器里，盖子盖严实，就可确保硒和铟的原子比数量适当，然后长成高质量晶体。硒化铟薄膜就像从面团变为馒头，分量简直不变，但内部结构面目一新。”刘开辉说。

  北大电子学院研讨员邱晨光说，团队现已制备出直径5厘米的硒化铟晶圆，并构建了高功能晶体管大规模阵列，可直接用于集成芯片器材。试验证明，根据二维硒化铟晶圆的集成器材，其优势在要害电学功能指标与能效方面，别离可达3纳米硅基芯片的3倍和10倍。

  《科学》杂志审稿人评论称“这是晶体成长范畴的一项重要打破”。刘开辉以为，这项新作用为开发新一代高功能、低功耗芯片供给了新途径，未来有望大范围的使用于人工智能、无人驾驶、智能终端等前沿范畴。